Pembebanan Transformator

download Pembebanan Transformator

of 41

  • date post

    05-Jul-2018
  • Category

    Documents

  • view

    217
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Pembebanan Transformator

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    1/41

      34

    BAB III

    TINJAUAN TENTANG TRANSFORMATOR DISTRIBUSI

    III.1 UMUM

    Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama : pusat pembangkit

    listrik, saluran transmisi , dan sistem distribusi. Pemakaian energi yang diberikan kepada

     para pelanggan bukanlah menjadi tanggung jawab PLN. Suatu sistem distribusi yang

    menghubungkan semua beban terjadi pada stasiun pembantu atau substation, dimana

    dilaksanakan transformasi tegangan.

    Pada jaringan distribusi, beban-beban yang terpasang ke sistem melalui

    transformator distribusi direncanakan memilki suatu beban yang setimbang. Tetapi pada

    kenyataannya, dalam jaringan distribusi beban yang terpasang kepada konsumen pada

    umumnya adalah beban satu phasa. Hal seperti inilah yang dapat menimbulkan sistem

    distribusi tiga phasa yang tidak setimbang. Akibat adanya beban tidak setimbang ini,

    maka besarnya arus tiap phasa tidak sama sehingga berdampak terhadap daya keluaran

    dari transformator tersebut yang akan mempengaruhi kemampuan transformator tersebut

    dalam melayani bebannya.

    Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga

    listrik. Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan

     penggunaan tegangan tinggi 150 kV atau tegangan ekstra tinggi 500 kV . Setelah saluran

    transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah

    industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk diturunkan menjadi tegangan

    menengah 20 kV .

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    2/41

      35

    Tegangan menengah dari gardu induk ini melalui saluran distribusi primer untuk

    disalurkan ke gardu-gardu distribusi atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran

    distribusi primer, tegangan menengah diturunkan menjadi tegangan rendah 400/230 V  

    melalui gardu distribusi. Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui

    saluran tegangan rendah ke komsumen tegangan rendah.

    Pembangkit Listrik 

    Transformator 

    Penaik 

    Transformator 

    Penurun

    TM

    GI

    GI

    TT/TET

    Ke Pemakai TM Ke GD

    GD

    TM

    TR 

    kWH meter 

    Instalasi Pemakai TR 

    Pembangkit

    Saluran Transmisi

    Saluran Distribusi

    Primer 

    Saluran Distribusi

    Sekunder 

    Utilisasi

     

    Gambar 3.1. Gambaran umum distribusi tenaga listrik

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    3/41

      36

    III.2 SISTEM TIGA FASA 

    Kebanyakan sistem tenaga listrik dibangun dengan sistem tiga fasa. Hal tersebut

    didasarkan pada alasan-alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya pada beban. Alasan

    ekonomi dikarenakan dengan sistem tiga fasa, penggunaan penghantar untuk transmisi

    menjadi lebih sedikit. Sedangkan alasan kestabilan dikarenakan pada sistem tiga fasa

    daya mengalir sebagai layaknya tiga buah sistem fasa tunggal, sehingga untuk peralatan

    dengan catu tiga fasa, daya sistem akan lebih stabil bila dibandingkan dengan peralatan

    sistem satu fasa.

    Sistem tiga fasa atau sistem fasa banyak lainnya secara umum akan memunculkan

    sistem yang lebih kompleks, akan tetapi secara prinsip untuk analisa sistem tetap mudah

    dilaksanakan. Sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan suatu sistem yang terdiri dari

    tiga sistem fasa tunggal, sebagai berikut :

    +

    -

    + +

    - -

    VR  VS

    VT + + +

    - -   -

    3

    2π   j

    Ve3 2π 

     j

    Ve −

     

    Gambar 3.2 Sistem tiga fasa sebagai tiga sistem fasa tunggal

    t V V  R   ω cos=  ......................................................................... (3.1)

      

        

      += 3

    2 cos

      π  ω t V V S   ............................................................. (3.2)

      

        

      −=

    3

    2 cos

      π  ω t V V T   ............................................................. (3.3)

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    4/41

      37

    Sedangkan bentuk gelombang dari sistem tiga fasa yang merupakan fungsi waktu

    ditunjukkan pada gambar berikut :

    VR 

    VS

    VT

    VP

    -VP

    0,5

    -0,5

     

    Gambar 3.3 Bentuk gelombang pada sistem tiga fasa

    Pada Gambar 3.3 tampak bahwa antara tegangan fasa satu dengan fasa yang

    lainnya mempunyai perbedaan sudut fasa sebesar 120 o   atau 2π/3. Pada umumnya fasa

    dengan sudut fasa 0 o  disebut sebagai sebagi fasa  R, fasa dengan sudut fasa 120

    o  disebut

    sebagai fasa S  dan fasa dengan sudut fasa 240 o  disebut sebagai fasa T . Perbedaan sudut

    fasa tersebut pada pembangkit dimulai dari adanya kumparan yang masing-masing

    tersebar secara terpisah dengan jarak 120 o

    .

    III.2.1 Sistem Hubungan Wye (Y) dan Delta ( ) 

    Sistem Y merupakan sistem sambungan pada sistem tiga fasa yang menggunakan

    empat kawat, yaitu fasa R, S , T  dan N . Sistem sambungan tersebut akan menyerupai huruf

    Y yang memiliki empat titik sambungan, yaitu pada ujung-ujung huruf dan pada titk

     petemuan antara tiga garis pembentuk huruf. Sistem Y dapat dapat dilihat seperti pada

    Gambar 3.4(a) berikut ini :

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    5/41

      38

    ZT

    ZR    ZS

    R S

    T

    (a)

    ZTR 

    ST

    ZRS

    ZST

    (b)  

    Gambar 3.4 Sistem Hubungan Y dan sistem ∆ 

    Sistem hubungan atau sambungan Y sering juga disebut sebagai hubungan

     bintang. Sedangkan pada sistem yang lain yang disebut sebagai sistem ∆, hanya

    menggunakan phasa  R, S,  dan T   untuk hubungan dari sumber ke beban, sebagaimana

    Gambar 3.4(b) di atas. Tegangan efektif antara phasa umumnya adalah 380 V   dan

    tegangan efektif phasa dengan netral adalah 220 V .

    III.2.2 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

    Hubungan zig-zag adalah hubungan bintang dari kumparan-kumparan phasa suatu

    transformator phasa banyak, dimana tiap kumparan phasa dibentuk dari bagian-bagian

    yang mempunyai tegangan imbas yang phasanya bergeser. Pada sistem ini juga hanya

    menggunakan phasa R, S, dan T . Sistem hubungan zig-zag dapat dilihat pada Gambar

    3.5 berikut ini :

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    6/41

      39

    ZR

    R   TS

    ZS   ZT

    ISIR   IT

     

    Gambar 3.5 Sistem Hubungan Zig-Zag (Z)

    III.2.3 Beban Seimbang Terhubung Wye (Y) 

    Untuk sumber beban yang tersambung bintang ( star ) atau Y, hubungan antara

     besaran listriknya adalah sebagai berikut :

    3

    line  star 

    V V    =   (Volt) ....................................................................... (3.4)

    line star    I  I    =   (Amp) ........................................................................ (3.5)

    line

    line

     star 

     star 

     star   I 

     I 

    V   Z 

    3 ==   (Ohm) ...................................................... (3.6)

     star line

     star 

    line

    lineline star  star  star    Z  I 

     Z 

    V   I V  I V S    ××==×=××=   2

    2

    333   ........ (3.7)

    ϕ cosS  P  =   (Watt) ...................................................................... (3.8)

    ϕ sinS Q  =  .................................................................................. (3.9)

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    7/41

      40

    III.2.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Wye (Y) 

    Pada sistem ini masing-masing fasa akan mengalirkan arus yang tak seimbang

    menuju netral (pada sistem empat kawat). Sehingga arus netral merupakan penjumlahan

    secara vektor arus yang mengalir dari masing-masing fasa.

    S

    T

     N

    IR 

    IS

    IT

     

    Gambar 3.6 Beban tidak seimbang terhubung bintang empat kawat

     R

     RN 

     R  Z 

    V   I    =   (Amp) ................................................................. (3.10)

    SN  S 

     Z 

    V   I    =   (Amp) .................................................................. (3.11)

    TN  T 

     Z 

    V   I    =   (Amp) .................................................................. (3.12)

    T S  R N    I  I  I  I    ++=   (Amp) ...................................................... (3.13)

    Universitas Sumatera Utara

  • 8/16/2019 Pembebanan Transformator

    8/41

      41

    III.3 DAYA DALAM SISTEM TIGA PHASA

    Daya sesaat pada suatu sumber sinusoida satu phasa juga berbentuk sinusoida

    dengan frekwensi dua kali frekwensi sumbernya. Maka :

    ( )θ ϖ θ    −−=   t CosVI